Смекни!
smekni.com

Екологічний стан р. Південний Буг. Характеристика та заходи щодо його поліпшення (стр. 2 из 11)

Міцності трав’янистим рослинам додає тургор, зі зменшенням сили якого вони в’януть. З в’яненням концентрація соку в клітинах, а також потенційний осмотичний тиск збільшується. Тиск на стінки зменшується або наближається до нуля. Клітина може поглинати більше води, її напруга всмоктування зростає. Кількість води, що є в осмотичних системах (наприклад, цитоплазма, вакуолярний сік, рідина тіла), за їх дією може бути ототожнена з концентрацією водяної пари в повітрі. Цей стан води Г. Вальтер назвав гідратурною. Найчастіше вона виникає у насиченому парою повітрі або чистій воді[4].

Оскільки атмосфера, як правило не насичена водяною парою, вологе тіло віддає воду в повітря. Вміст води в активній при обміні речовин плазмі коливається від 50 до 90%. Сланеві рослини (талофіти: бактерії, повітряні водорості, лишайники) одноклітинні організми, круглі черви та тихоходи, гриби, а також спори і насіння рослин поводять себе щодо водного режиму як кренобіонти без можливості регулювання. Вони перемінновологі. Вміст води в них залежить від умов навколишнього середовища. Вони мають бути здатними пережити висихання, не подаючи тривалий час ознак життя.

Види які мають власну вологу, регулюють свій водний баланс і завдяки цьому не залежать від водного режиму навколишнього середовища. Судинні рослини зі своїми вакуолями як резервуари води гомойогідридні. Для захисту від великої втрати води випаровуванням вони утворюють зовнішній покрив клітин з кутином та воском. У рослин на вологих місцях тонка кутикула також зменшує транспірацію на <10% від випаровування вільної поверхні води (хвоя <0,5, кактуси <0,05%). На противагу кутикулярному випаровуванню віддіаюча вода через продихи може регулюватися здебільшого на нижній стороні листка. Через відкриті продихи рослини випаровують значно більше води і вбирають необхідний для фотосинтезу СО2.

Поглинання води здійснюється через коріння, звідки вода у неживих трубках клітин, ксилемах, транспортується до органів рослин. Гідрофільність залежить від площі поверхні коріння, перепадів тиску водяної пари у корінні та ґрунті (наприклад, стінка клітини, перетин ксилемних трубок). Для рослини жита обчислили загальну поверхню коріння, вона становить 400 м2 в об’ємі ґрунту 56 дм3 (= 80 разів до поверхні наземної частини рослини). Потенційний осмотичний тиск більшості грунтів становить >5·105 Па (степові солонці >30·105, пустелі >30·105 Па). Осмотичний тиск клітин коріння відрізняється залежно від місцезнаходження та виду рослини (квасоля звичайна – (2–3,5)·105 Па, пеларгонія – близько 5·105 Па). Рослини які потребують вологи, можуть збільшити напругу всмоктування її коріння максимально до 10·105 Па, культурні рослини – (10–20)·105 Па, лісові дерева приблизно до 30·105 Па, галофіти – 20·105 Па, рослини пустель – >100·105 Па. Найбільший перепад тиску водяної пари, а також найбільші коливання мають місце на суміжній поверхні рослина/повітря. Завдяки перепаду тиску водяна пара без витрат рослиною енергії подається від ґрунту через рослину в атмосферу. Необхідну енергію для переходу води з рідкого стану в газоподібний дають сонячне випромінювання й температура навколишнього середовища.На суміжних поверхнях та частинках, що споживають воду, виникає тяга, яка на основі когезії молекул води досягає коріння. Рух води починається вранці у кроні і продовжується по стовбуру. Стовбури дерев за сильної транспірації всередині дня сухіші. Увечері та вночі втрати від транспірації знову поповнюються [5].

Вода може виділятись рослинами й у вигляді рідини, краплями (гутація), завдяки чому забезпечується поглинання поживних речовин, коли випаровування у насичених водяною парою місцях незначне.

Із основних поживних макроелементів С, О та Н поглинаються у вигляді СО2 та Н2О а решта лише у вигляді іонів Fе потрібний лише незначною мірою і переходить до групи поживних мікроелементів, які в зовсім малій кількості так само необхідні, як і основні поживні елементи.

Лібіх ще в 1840 році встановив, що речовина, яка є в мізерній кількості, визначає ріст (здебільшого N, Р та К): закон мінімуму. Лише 0,2% запасу поживних речовин знаходяться у ґрунті в розчиненому стані, 2% адсорбуються на поверхні і близько 98% міцно зв’язані у гумінованих речовинах або мінералах. Іони поживних речовин, які абсорбуються на поверхні, можуть обмінюватись на іони Н+ або НСО3, які віддає коріння рослин. Частина міцно зв’язаних іонів поживних речовин може бути розчинена іонами Н+ або органічними кислотами. Поглинання поживних речовин відбувається двома шляхами. В процесі дифузії або з пасивно проникаючою водою іони потрапляють у стінки клітин та в міжклітинні простори кори коріння до поясків Каспарі в ендодермі (апоплазматичне транспортування). Стінки клітин на цьому місці внаслідок відкладення кутинів непрозорі, тому подальше проникнення блокується. Зрештою, саме там іони поживних речовин мають надходити в плазму клітини через клітинну мембрану (селекція). Це відбувається за допомогою енергоспоживаючого активного транспортування. Симплазматичне транспортування здійснюється через цитоплазму до ксилемних тканин. Поживні солі розподіляються транспіраційним потоком по рослині[6].

1.2 Характеристика водних ресурсів Землі та України

Запаси води на Землі величезні – 1,39·109 км3, що становить 0,023% усієї маси Землі, проте абсолютна більшість цієї колосальної маси – це гіркувато-солона морська вода, непридатна для пиття та технічного використання. Маса прісної води на планеті – 35·106 км3 (усього 2% її загальної кількості). Основна кількість (75%) прісної води зосереджена в льодових щитах Антарктиди й Гренландії, гірських льодовиках, айсбергах, у зоні вічної мерзлоти. Із всієї кількості прісної води лише 0,6-1% перебуває в рідкому стані (річки, прісноводні озера, частина підземних вод) [7]. Саме ця вода й використовується людством для своїх численних потреб. Слід зазначити, що 20% усієї прісної рідкої води Землі зосереджено в такому унікальному водному басейні, яким є сибірське озеро Байкал. Та найбільші запаси води на Землі зосереджені в її надрах у зв’язаному вигляді (в складні мінералів). За даними В. Вернадського, в земній корі в зв’язаному стані міститься щонайменше 1,3 млрд. км3 води, тобто приблизно стільки ж, як у Світовому океані (табл. 1.1) [8].

Вода виконує дуже важливі екологічні функції:

1) це головна складова частина всіх живих організмів (тіло людини, наприклад, на 70% складається з води, а деякі організми, такі, як медуза чи огірок, містять у собі від 98 до 99% води);

2) основний механізм здійснення взаємозв’язків усіх процесів у екосистемах (обмін речовин, тепла, ріст біомаси);

3) головний агент-переносник глобальних біоенергетичних екологічних циклів;

4) води Світового океану є основним кліматоутворюючим фактором, основним акумулятором сонячної енергії і “кухнею» погоди для всієї планети;

Таблиця 1.1. Розподіл водних ресурсів землі за їх місцезнаходженням

№ п/п Об’єкти Площа поширення млн. км3 Обсяг, тис. км3 Питома вага у світових запасах,%
від загальних запасів від запасів прісних вод
1 Світовий океан 361,3 1338000 96,5
2 Підземні води 134,8 23400 1,7
в т.ч. Прісні 10530 0,76 30,1
3 Ґрунтова волога 82,0 16,5 0,001 0,05
4 Льодовики і постійні сніги 16,2 26064 1,74 68,7
5 Води прісних озер 1,24 91,0 0,007 0,26
6 Води річок 148,2 2,1 0,0002 0,006
7 Вода в атмосфері 510,0 12,9 0,001 0,04
8 Загальні запаси води 1385984,6 100,0
9 Загальні запаси прісної води 35029,2 2,53 100,0

5) одним із найважливіших видів мінеральної сировини, головний природний ресурс споживання людства (людство використовує її в тисячу більше ніж нафти чи вугілля);

6) інформаційна [9].

Величезну роль відіграє гідросфера в формуванні поверхні Землі, її ландшафтів, у розвитку екзогенних процесів (вивітрення гірських порід, ерозії, карту тощо), в переносі хімічних речовин, забруднювачів довкілля (табл. 1.2).